В. Ф. Панин Конспект лекций по учебной дисциплине "Теоретические основы защиты окружающей среды" Министерство образования и науки Российской Федерации Томский политехнический университет В. Ф. Панин Конспект

Вид материала

Конспект

Содержание 1.5.3 Уменьшение загрязнения от автотранспорта. Рассеивание загрязнений в атмосфере 1.5.4 Использование зелёных насаждений 1.6 Методы и средства контроля воздушной среды Радиоизотопный метод. Оптические методы. Пьезоэлектрический метод. 1.6.2 Контроль концентраций газо- и парообразных примесей Оптические методы К электрическим методам Хроматографические методы Лазерными методами 2 Защита гидросферы от загрязнений Таблица 2.1 - Распределение водных масс в гидросфере Форма нахождения

Подобный материал:

• В. Ф. Панин Конспект лекций по учебной дисциплине " Защита биосферы от энергетических, 990.33kb.
• Конспект лекциий владивосток 2004 г. Министерство образования и науки Российской Федерации, 822.52kb.
• Министерство науки и образования российской федерации, 279.3kb.
• Министерство образования и науки российской федерации, 2585.99kb.
• Министерство образования и науки российской федерации федеральное агентство по образованию, 1362kb.
• Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет, 3241.25kb.
• Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет, 2515.76kb.
• Министерство образования Российской Федерации Владимирский государственный университет, 2061.51kb.
• Краткий конспект лекций 2009 г. Батычко В. Т. Прокурорский надзор. Конспект лекций., 1859.8kb.
• Российской федерации национальный исследовательский томский политехнический университет, 29.77kb.

Термическое окисление применяется в тех случаях, когда очища-емые газы имеют высокую температуру, но не содержат достаточно кислорода или когда концентрация горючих веществ незначительна и недостаточна для поддержания горения. В первом случае процесс термического окисления проводят в камере с подачей свежего воздуха (дожигание оксида углерода и углеводородов), а во втором – при подаче дополнительно природного газа.

Каталитическое дожигание используют для превращения токсичных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее токсичные путем их контакта с катализаторами. Для реализации процесса необходимо, кроме катализаторов, поддержание таких параметров газового потока, как температура и скорость газов. В качестве катализаторов используют платину, палладий, медь и др. Температуры начала каталитических реакций газов и паров изменяются в пределах 200…400С. Объемные скорости процесса каталитического дожигания обычно устанавливают в пределах 2000…6000 ч^-1 (объемная скорость – отношение скорости движения газов к объему катализатороной массы). Каталитические нейтрализаторы применяют для обезвреживания оксида углерода, летучих углеводородов, растворителей и т.п.

Уменьшение загрязнения воздушной среды может быть достигнуто и при строительстве промышленных предприятий в районах с отсутствием температурных инверсий.


1.5.2 Уменьшение загрязнения от теплогенерирующих устано-вок


Перечислим некоторые мероприятия по уменьшению загрязнения атмосферы от теплогенерирующих установок:

1. сжигание угля с известняком –SO₂ + CaCO₃  CaSO₄ + CO₂ ;
   
2. барботирование через известковое молочко (гашёную известь) SO₂ + Ca(OH)₂  CaSO₄ + H₂O;
   
3. облагораживание топлива: обогащение угля, обработка нефти методом каталитической гидрогенизации с целью извлечения серы;
   
4. применение мазута с малым содержанием серы или газа;
   
5. использование вторичных энергетических ресурсов: выбросного пара, горячих газов от котлов, печей, вентиляционных выбросов;
   
6. ликвидация малых отопительных установок благодаря развитию централизованного теплоснабжения, что упрощает очистку дымовых газов;
   
7. применение инженерных коммуникаций глубокого заложения;
   
8. транспортировка углей в затаренном виде, с противопылевой обработкой поверхности.
   

1.5.3 Уменьшение загрязнения от автотранспорта. Рассеивание загрязнений в атмосфере


Увеличение численности автомобильного транспорта ухудшает состояние воздушной среды в населённых пунктах, поэтому возникла необходимость разработки ряда мероприятий, уменьшающих загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта:

1) применение электромобилей, работающих от подзаряжаемых на станциях батарей-аккумуляторов;

2. применение электромобилей гибридного типа с топливным и электроаккумуляторным двигателями: на топливном двигателе машины эксплуатируются за городом, при этом подзаряжается батарея-акку-мулятор, на котором машина работает в городе;
   
3. улавливание из выхлопных газов дизельных автомобилей сажи с помощью механических и электрических сажеуловителей;
   
4. использование неэтилированного бензина;
   
5. использование автотранспорта на сжиженном (баллонном) газе;
   
6. введение ограничений на движение индивидуального транспорта и использование электротранспорта (троллейбусов);
   
7. улучшение состояния городских дорог, так как остановки, торможения, изменение скорости, дополнительное маневрирование увеличивают выделение в воздух вредных веществ.
   

Рассеивание загрязнений достигается:

1. устройством высоких труб – при выбросе на большую высоту вредные вещества, достигая приземного пространства, рассеиваются, их концентрации снижаются до предельно допустимых;
   
2. использование факельных выбросов: через конические насадки на выхлопном отверстии загрязнённые газы выбрасываются вентилятором со скоростью 20…30 м/с;
   
3. устройство санитарно-защитных зон – территорий опреде-лённой протяжённости и ширины, располагающихся между предприя-тиями или источниками загрязнения и границами зон жилой застройки;
   
4. расположение предприятий с подветренной стороны по отно-шению к жилым массивам с учётом местной розы ветров.
   

1.5.4 Использование зелёных насаждений


Зелёные насаждения обогащают воздух кислородом, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их.

По характеру защитного действия посадки разделяют на изоли-рующие и фильтрующие. Изолирующими называют посадки плотной структуры, которые создают на пути загрязнённого воздушного потока механическую преграду. При нормальных метеоусловиях они снижают газо- и парообразные примеси (сернистый ангидрид, окись углерода, фенол) на 25…35 % вследствие рассеивания и отклонения загрязнённого воздушного потока, а также поглощающего действия зелёных насаждений.

Фильтрующими называют посадки, продуваемые и ажурные по структуре, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязнённого воздуха сквозь зелёный массив. Эти посадки являются основными для санитарно-защитных зон, они занимают около 90 % всей озеленённой площади, под которую рекомендуется отводить 60…75 % общей площади санитарно-защитной зоны 7.

Ассортимент растений рекомендуется выбирать дифферен-цированно для каждой зоны территории в зависимости от степени загряз-нения воздуха. При этом в 1 указывается на ошибочную тенденцию использования при озеленении территорий жилой застройки, пред-приятий, санитарно-защитных зон таких растений, которые наиболее устойчивы к загрязняющим веществам: устойчивость растений может создать иллюзию относительной чистоты воздуха, в то время как фактически он будет загрязнён. Наименее устойчивые древесно-кустарниковые породы могут служить индикаторами опасных уровней загрязнения атмосферы.


1.6 Методы и средства контроля воздушной среды


1.6.1 Контроль концентрации пылеобразных примесей


Гравитационный метод. Гравитационный (весовой) метод заклю-чается в выделении частиц пыли из пылегазового потока и определении их массы. Отбор проб воздуха, содержащего частицы пыли, проводят, например, методом фильтрации. В качестве фильтрующих материалов в отечественных пылемерах используются аналитические аэрозольные фильтры (АФА). Концентрацию пыли рассчитывают по формуле:

С = m / Q ,

где m – масса пробы пыли, мг; Q – объёмный расход воздуха через пробоотборник, м³/с;  - время отбора пробы, с.

Достоинства метода – определение массовой концентрации, отсутствие влияния химического и дисперсного состава. Недостаток – большая трудоёмкость.

Радиоизотопный метод. Метод основан на свойстве ионизи-рующего излучения ( - излучения) поглощаться частицами пыли. Массу уловленной пыли определяют по степени ослабления ионизирующего излучения при прохождении его через слой пыли. Результаты измерения зависят от химического и дисперсного состава.

Оптические методы. Различают следующие оптические методы:

а) фотометрический метод основан на измерении оптической плотности запылённого потока по степени рассеивания света;

б) абсорбционный метод основан на явлении поглощения света при прохождении его через пылегазовую среду.

Пьезоэлектрический метод. Существует в двух вариантах:

а) изменение частоты колебаний пьезокристалла при осаждении на его поверхности пыли (определяется массовая концентрация пыли);

б) счёт электрических импульсов при соударении частиц пыли с пьезокристаллом (счётная концентрация).


1.6.2 Контроль концентраций газо- и парообразных примесей


Контроль концентраций газо – и парообразных примесей производится с помощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль.

Для экспрессного определения токсичных веществ используются универсальные газоанализаторы (УГ-2, ГХ-2 и др.), работа которых основана на линейно-колористическом методе анализа. При просасывании воздуха через индикаторные трубки, заполненные поглотителем, происходит изменение окраски порошка. Длина окрашенного слоя пропорциональна концентрации исследуемого вещества (мг/л). Отечественный газоанализатор позволяет определить концентрацию 16 различных газов и паров: окиси углерода, сернистого ангидрида, сероводорода, толуола, метилового спирта и др.

Контроль газовых примесей осуществляется с помощью оптических, электрохимических, термохимических и др. методов.

Оптические методы наиболее распространены.

Принцип действия оптических газоанализаторов основан на изби-рательном поглощении газами лучистой энергии в инфракрасной, ультрафиолетовой или видимой областях спектра.

Приборы, работающие в инфракрасной области, применяются для определения окиси и двуокиси углерода и метана.

Приборы, в которых лучистая энергия поглощается газами в ультрафиолетовой области спектра, применяют для обнаружения паров ртути, никеля, озона.

Действие фотоколориметрических газоанализаторов основано на поглощении лучистой энергии в видимой области спектра растворами или индикаторными лентами, изменяющими свою окраску при взаи-модействии с определённым газовым компонентом. Различают жид-костные и ленточные фотоколориметры. В жидкостных фотоколо-риметрах концентрация анализируемого компонента воздуха определяется по изменению светопоглощения раствора. Принцип действия ленточных фотоколориметров основан на фотометрировании индикаторной ленты, предварительно обработанной раствором, вступающим в химическую реакцию с определённым компонентом.

Получили распространение газоанализаторы, использующие эмиссию излучения анализируемой газовой примеси. Сущность метода состоит в том, что молекулы оксидов азота, соединений серы приводят в состояние оптического возбуждения и регистрируют интенсивность люминесценции, возникающей при возвращении их в равновесное состояние.

К электрическим методам относятся:

- кондуктометрические – анализируемый компонент газовой смеси поглощается соответствующим раствором, электропроводность которого измеряется. Применяется для определения концентрации сероводорода, сернистого ангидрида, аммиака, оксида и диоксида углерода;

- кулонометрические – между анализируемым газом и электролитом в ячейке протекает электрохимическая реакция, во внешней цепи появляется эдс, пропорциональная концентрации определяемого компонента. Применяется для определения концентрации диоксида азота, озона, фтористого и хлористого водорода.

Хроматографические методы основаны на разделении газовоздушной смеси сорбционными методами в результате поглощения газовых компонентов на активных центрах адсорбции. Так как физические свойства отдельных составляющих газовоздушной смеси различны, они продвигаются по хроматографической колонке с разной скоростью, что позволяет раздельно фиксировать их на выходе. Применяются для определения концентрации двуокиси углерода, сероводорода, ртути, мышьяка и др.

Лазерными методами регистрируется рассеивание излучения лазера частицами аэрозолей и молекулами газов. Рассеянная энергия принимается антеной локатора. Регистрируя и расшифровывая следы взаимодействия лазерных импульсов с атмосферными слоями, можно извлечь информацию о давлении, плотности, температуре, концентрации различных газовых составляющих атмосферы.

2 ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

2.1 Характеристика водных ресурсов Земли


В гидросфере Земли происходит круговорот воды. Перемещение воды происходит во всех направлениях. Распределение воды в гидросфере, в том числе в разных агрегатных состояниях представлено в таблице 2.1.

Площадь водной поверхности 360,810⁶ км², средняя глубина мирового океана 3,8 км.

Химический состав вод разнообразен.

Растворённые вещества определяют солёность – массу растворённого вещества, в граммах, в 1000 г морской воды. Так, например, определяется хлорность морской воды. Согласно формуле Кнудсена,

S = 0,03 + 1,805С,

где S – солёность воды; С – хлорность воды.

Солёность вод океана определяется несколькими химическими элементами – ионами. Это катионы и анионы . На остальные элементы приходится 4,2 %. Солёность S воды в океане изменяется в пределах 34…36 %. Важное звено в круговороте воды – ледники. Они формируются в полярных и высокогорных районах и характеризуются малой минерализацией. Континентальные воды – реки, озёра, болота – образуются в соответствии с климатом данной местности и по составу растворённых солей также разнообразны. При этом соотношения концентрации ионов достаточно постоянны и обратны морской воде:

- в морской воде: , ,

- в материковых водах: , .

Таблица 2.1 - Распределение водных масс в гидросфере

(по М.И. Львовичу, 1986 г.)

Форма нахождения	Объём, 103 км3	Процент
Мировой океан Подземные воды, в том числе активного водообмена Ледники Озёра Почвенная влага Пары атмосферы Речные воды	1370000 60000 4000 24000 280 80 14 1,2	94,0 4,0 0,3 1,7 0,02 0,01 0,001 0,0001
Всего:	1454000	100,00